Question

【題目】如圖所示，虛線MN左側有一場強為E1＝E的勻強電場，在兩條平行的虛線MN和PQ之間存在著寬為L、電場強度為E2＝2E的勻強電場，在虛線PQ右側相距為L處有一與電場E2平行的屏。現將一電子(電荷量為e，質量為m，不計重力)無初速度地放入電場E1中的A點，A點到MN的距離為，最后電子打在右側的屏上，AO連線與屏垂直，垂足為O，求：

（1）電子射入電場E2時的速度V0大小；

（2）電子從釋放到打到屏上所用的時間t；

（3）電子在整個過程變化的電勢能是多少？

Answer 1

【答案】（1） (2) 3 (3)電勢能減少

【解析】

（1）根據動能定理求解射入電場E2時的速度；

（2）電子在中做類平拋運動，處電場后做勻速直線運動；

（3）根據功能關系求解電勢能的變化；

（1）在左側電場中根據動能定理可以得到：

則電子射入電場E2時的速度為：；

(2)電子在電場E1中做初速度為零的勻加速直線運動，設加速度為a1，時間為t1，由牛頓第二定律得：

電子進入電場E2時的速度為：，則

進入電場E2到PQ水平方向做勻速直線運動，時間為：

出電場后到光屏的時間為：

電子從釋放到打到屏上所用的時間為：

聯立求解得：；

(3)電子在電場E1中電場力做功為：

進入電場E2后，電場力做功為：

根據牛頓第二定律可知：

側移：

根據功能關系可知電勢能的變化量為：

聯立可以得到：

即電勢能減小。